PROGETTAZIONE E SVILUPPO DI

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Severino Dini
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Università degli Studi di Torino FACOLTÀ DI SCIENZE MATEMATICHE FISICHE E NATURALI Corso di Diploma Universitario in Informatica PROGETTAZIONE E SVILUPPO

1 Università degli Studi di Torino FACOLTÀ DI SCIENZE MATEMATICHE FISICHE E NATURALI Corso di Diploma Universitario in Informatica PROGETTAZIONE E SVILUPPO DI INTERFACCIA MULTI-TOUCH PER APPLICAZIONI MULTIMEDIALI anno accademico Tesi di Laurea di: FRANCESCO RONCHI Relatore: PROF. MARIA LUISA SAPINO

2 2 Stato dell'arte dei sistemi multitouch 2.1 Concetti generali I sistemi multiotuch (MT) sono costituiti da superfici tattili che differiscono sostanzialmente dai classici sistemi sensibili al tocco (come gli schermi touchscreen) per la loro capacità di registrare contemporaneamente più 'punti di contatto'. Mentre quindi i sistemi single-touch possono al più simulare l'interazione ottenibile con un puntatore (mouse o affini), nei sistemi MT gli utenti possono utilizzare più dita della mano o entrambe le mani per interagire, e in alcuni casi l'interazione può essere eseguita da più utenti contemporaneamente. Illustrazione 1: Una superficie multitouch (fonte: wikipedia [WKP002]) Il MT è formato da varie parti: una parte hardware (uno schermo o una superficie, e un sistema di sensori che riconosce più punti simultaneamente al tocco di una mano) e la parte software, che riconosce questi punti e li interpreta. Il software di gestione riconosce la posizione e il movimento di ogni punto indipendente, e può attribuire una specifica semantica alle azioni ('gesture') eseguite dall'utente (ad esempio, usare due dita per ingrandire o ruotare un elemento dell'interfaccia). Pag. 3

3 Al software di gestione va ad interfacciarsi il software applicativo. Il software applicativo rappresenta la componente che varia a seconda dell'ambito applicativo in cui il sistema viene utilizzato, ed implementa l'effettiva applicazione che risponde ai comandi dell'utente e visualizza gli elementi dell'interfaccia ed i risultati delle elaborazioni. Illustrazione 2: Lo schema generale di un sistema multitouch Pag. 4

Le principali implementazioni di superfici multitouch si basano su sistemi capacitivi e sistemi ottici. Queste tecnologie a loro volta si suddividono in diverse tipologie, in particolare: 2.

4 2.2 Tecnologia e implementazioni I sistemi MT nascono nei Bell Labs nel 1982 [WKP002]. Dai primi prototipi ad oggi, sono state studiate differenti soluzioni tecnologiche per ottenere superfici multitouch. Le principali implementazioni di superfici multitouch si basano su sistemi capacitivi e sistemi ottici. Queste tecnologie a loro volta si suddividono in diverse tipologie, in particolare: Sistemi MT capacitivi Sono suddivisi principalmente in sistemi mutual capacitance e self capacitance (si vedano le illustrazioni 4 e 3, fonte [HSW001]). Questi sistemi sono particolarmente adatti a schermi di piccole dimensioni, in quanto risultano molto costosi al crescere della dimensione della superficie. Inoltre generalmente sono limitati al tipo più semplice di MT, definito dual-touch, in cui al più due pressioni contemporanee possono essere registrate. I sistemi capacitivi sono prevalentemente applicati su monitor di dimensioni limitate e in dispositivi portatili quali telefoni cellulari e palmari. Tra questi sicuramente spicca l'implementazione dell'apple iphone (e ipod touch) che ha avuto il merito di portare alla conoscenza del grande pubblico una delle prime e più riuscite interfacce MT commerciali. Illustrazione 4: self capacitance Illustrazione 3: mutual capacitance Pag. 5

2.2.2 Sistemi MT ottici I sistemi MT ottici rappresentano attualmente la soluzione ottimale per la realizzazione di superfici di grandi dimensione.

5 2.2.2 Sistemi MT ottici I sistemi MT ottici rappresentano attualmente la soluzione ottimale per la realizzazione di superfici di grandi dimensione. Utilizzano sensori ottici o telecamere e illuminatori a luce infrarossa. Le principali tipologie di MT ottici sono implementate attraverso le seguenti tecnologie: Frame MT I sistemi a 'frame' utilizzano una cornice posizionata davanti allo schermo. I lati opposti della cornice presentano da una estremità, una serie di illuminatori (led o in alcuni casi laser) a luce infrarossa, e dall'altra dei sensori sensibili all'infrarosso. Quando lo schermo viene toccato, i sensori rilevano la presenza delle dita che ostacolano il passaggio della luce e registrano il tocco. Questi sistemi hanno il vantaggio di essere poco costosi e abbastanza precisi, applicabili direttamente a qualsiasi tipo di superficie (monitor, tv, vetrine, tavoli) e sono spesso adatti anche ad ambienti esterni. Lo svantaggio principale di questi sistemi è la possibilità di registrare al più due pressioni contemporanee, come nei sistemi dual-touch, permettendo al massimo di registrare una terza pressione, ma quest'ultima in modo impreciso limitandone l'utilizzo per 'eventi/gesture' specifici. Illustrazione 5: un frame MT prodotto da NextWindow ltd. Pag. 6

2.2.2.2 Diffused Illumination MT La tecnologia a Diffused Illumination (DI) [NUI002] prevede l'utilizzo di uno schermo, su cui viene proiettata l'immagine da visualizzare, tipicamente a retro-proiezione.

6 Diffused Illumination MT La tecnologia a Diffused Illumination (DI) [NUI002] prevede l'utilizzo di uno schermo, su cui viene proiettata l'immagine da visualizzare, tipicamente a retro-proiezione. La superficie di proiezione viene contemporaneamente anche illuminata da illuminatori ad infrarossi, posti frontali (front DI) o posteriormente (rear DI) rispetto allo schermo. Una o piu telecamere/webcam sensibili alla luce infrarossa Illustrazione 6: una immagine DI prima dell'elaborazione. (fonte: NuiGroup [NUI002]) riprendono lo schermo e vedono, attraverso la superficie di proiezione, l'immagine delle dita degli utenti, illuminate appunto dalla luce 'diffusa' dalla superficie stessa. Illustrazione 7: configurazione tipica di uno schermo a 'Rear DI' (fonte: NuiGroup [NUI002]) L'immagine registrata dalla telecamere, deve poi essere elaborata e filtrata dal software di gestione, che a partire da essa genererà degli eventi da passare al software applicativo. Pag. 7

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